JP4287172B2 - Hydroelectric generator - Google Patents

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JP4287172B2
JP4287172B2 JP2003069501A JP2003069501A JP4287172B2 JP 4287172 B2 JP4287172 B2 JP 4287172B2 JP 2003069501 A JP2003069501 A JP 2003069501A JP 2003069501 A JP2003069501 A JP 2003069501A JP 4287172 B2 JP4287172 B2 JP 4287172B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自由落下により得られる水の力だけでなく、流水に勢いをつけた結果得られる水の力をも用いた全く新しいタイプの水力発電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の水力発電装置としては、例えば、水力発電所に設けられるものであって、ダム堤体部を主要部とする水槽と、水槽から取水口を通じて排出される発電に用いられる流水を水車まで導く水圧管路と、水圧管路における流水により回転する水車と、水車により駆動する発電機とを備えるものが開示されている(例えば、非特許文献1参照。)。
【0003】
【非特許文献1】
土木学会編,「土木工学ハンドブックII」,第四版,技報堂出版,1993年11月20日,p.1670
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、地球温暖化防止に関して締結された京都議定書等を契機として、水力発電に関する新たな需要が喚起されてきている。
しかしながら、従来の水力発電装置では、水圧管路において取水口から水車まで十分な発電を行うための落差が必要であり、このような落差は、通常急峻な地形を利用したダム等の建設により相当の資金、資材、労働力の投入があってはじめて確保されるものであり、新たな水力発電装置の建設でもってかかる需要に応えることは事実上非常に困難である。
そこで、本発明の課題は、従来の水力発電設備を用いたまま発電量をアップさせることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る水力発電装置は、
エアーが混入しないように水頭差を設けた管路により水を導いて水車を回転させることで発電機を駆動して発電する水力発電装置において、
前記水車の下流側に前記管路内に連通する真空室を設け、
この真空室に真空吸引ポンプを接続し、
前記真空室の下流側に当該真空室内のほぼ真空な領域を確保するための排水を行う排水ポンプを設け、
前記真空吸引ポンプ及び前記排水ポンプにより、前記水車の下流側から前記管路内の水に真空吸引力を作用させて前記水車を増速回転させる、ことを特徴とする。
【0006】
このような水力発電装置によれば、従来の水力発電設備により確保された水頭差によるだけでなく、水車の下流側から真空吸引ポンプで管路内の水に真空吸引力を作用させることにより水車を増速回転させられるので、従来の水力発電設備を用いたまま発電量がアップすることとなる。
【0007】
このような技術的手段において、真空吸引ポンプが発揮する機能を担保することとして、より確実に発電量がアップするようにする観点からすれば、水車の下流側に管路内に連通する真空室を設け、この真空室に真空吸引ポンプを接続したものであることが好ましい。
【0008】
ここで、真空室としては、管路の内部に連通するものであり、流水に勢いをつけて水車を回転させ得るものであれば、どのような構造を用いているかなどの別を問わず、配備する箇所数も適宜選定して差し支えない。
【0009】
ただし、真空室及び真空吸引ポンプが発揮する機能を担保することとして、より確実に発電量がアップするようにする観点からすれば、真空室は、管路のうち水車の下流側から上方に突出するよう管路に取り付けられるものであり、真空吸引ポンプは、真空室の内部に水を保持しながら、余りの部分をほぼ真空に維持するものであることが好ましい。
【0010】
この場合において、真空室及び真空吸引ポンプが発揮する機能を担保することとして、発電量のアップ効果がより一層確実に得られるようにする観点からすれば、真空室の下流側もしくは真空室の内部に真空室内のほぼ真空な領域を確保するための排水を行う排水ポンプを設けたものであることが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0012】
なお、ここでは、水力発電装置が揚水式発電所において用いられる場合について説明するが、これに限られるものではなく、流込み式発電所、調整池式発電所、貯水式発電所その他の発電所において用いられる場合でも、以下の説明が妥当する。
【0013】
図1は本発明の第1の実施の形態に係る水力発電装置の全体構成を示す図(図1(a)は断面図、図1(b)は平面図)、図2は同水力発電装置の部分構成を示すブロック図である。
【0014】
なお、これらの図において、符号21は、発電に用いられた流水が放流されることとなる下部貯留池、を示している。
【0015】
本実施の形態において、水力発電装置は、図1に示すように、水頭差を設けた管路2により水槽としての上部貯水池1からの水を導いて水車3を回転させることにより発電機(図示外)を駆動して発電するものであり、水車3の下流側から管路2の内部を真空吸引して水車を増速回転させる真空吸引ポンプ5を設けたものとして構成されている。
【0016】
具体的には、この水力発電装置は、同図に示すように、揚水式発電所に設けられるものであって、上部貯水池1と、導水トンネル2a及び水圧管路2bからなる管路2と、水車3と、発電機と、真空室4と、真空吸引ポンプ5と、排水ポンプ6とを備えるものとして構成されている。
【0017】
すなわち、水力発電装置は、同図に示すように、上部貯水池1と、導水トンネル2a及び水圧管路2bからなる管路2と、水車3と、発電機とからなる従来の水力発電設備に、新たな構成要素として、真空室4と、真空吸引ポンプ5と、排水ポンプ6とを付加してなるものであり、従来の水力発電設備を用いている。
【0018】
以下、これらの各構成要素についてさらに詳細に説明する。
【0019】
(1)上部貯水池1
上部貯水池1は、図1に示すように、導水トンネル2a及び水圧管路2bからなる管路2に対して発電に用いられる水を排出させる排出口1aが設けられるものとして構成されている。
【0020】
ここで、この排出口1aは、上部貯水池1における貯留水の水面から渦流が発生しない程度の深度において配設されている(図1参照)。換言すれば、この排出口1aは、後記する真空吸引ポンプ5の発揮する機能を妨げない程度の深度において配設されている。
【0021】
すなわち、このような排出口1aによれば、発電に用いられる流水を排出するに際して管路2の内部にエアーが混入する事態が有効に回避されることとなり、これにより、発電量のアップ効果が減殺されないこととなる。
【0022】
(2)導水トンネル2a及び水圧管路2b
導水トンネル2a及び水圧管路2bからなる管路2は、図1に示すように、排出口1aからの発電に用いられる流水であってエアーが混入しないよう上流側端部から取り込まれたものを下流側端部まで導く機能を果たすものとして構成されている。
【0023】
具体的には、この導水トンネル2a及び水圧管路2bは、後記する真空吸引ポンプ5の発揮する機能を妨げない程度の密閉状態にあるものとして構成されている。
【0024】
すなわち、このような導水トンネル2a及び水圧管路2bによれば、発電に用いられる流水を通過させるに際して管路2の外部からエアーが混入する事態が有効に回避されることとなり、発電量のアップ効果が減殺されないこととなる。
【0025】
(3)水車3
水車3は、図2に示すように、水圧管路2bにおける発電に用いられる流水により回転されるものとして構成されている。
【0026】
具体的には、この水車3は、図示しないが、複数存在しており、同じく複数存在している発電機を均等な速度で駆動させる歯車列を有している。これにより、水車3が複数存在する場合において、得られた水の力を各水車3に均等に振り向けて効率的な発電を実現させることが可能となっている。
【0027】
(4)発電機
発電機は、図示しないが、水車3により駆動されるものとして構成されている。
【0028】
具体的には、この発電機は、図示しないが、複数の各水車3に対応して複数存在しており、複数の各水車3とともに効率的な発電を実現に資するものとして構成されている。
【0029】
(5)真空室4
真空室4は、図2に示すように、導水トンネル2a及び水圧管路2bの内部に連通口4aを通じて連通するものとして構成されている。
【0030】
そして、この真空室4は、同図に示すように、水圧管路2bのうち水車3の下流側から上方に突出するよう水圧管路2bに対して取り付けられるものとして構成されている。
【0031】
本実施の形態における真空室4としては、水圧管路2bのうち水車3の下流側から上方に突出する態様で設けられるものであれば、形状の別や広さを問わないが、少なくとも真空吸引ポンプ5の機能を妨げないことが必要となる。
【0032】
すなわち、この真空室4は、同図に示すように、内部に水を保持しながら、余りの部分を真空又はこれに近い状態(ここでは、真空状態における水頭が10.5となる場合において水頭が8.5以上となる場合をいう。以下同じ)に維持できる程度に、水圧管路2bのうち水車3の下流側から上方に突出している。
【0033】
(6)真空吸引ポンプ5
真空吸引ポンプ5は、図2に示すように、真空室4の内部に水を保持しながら、余りの部分を真空又はこれに近い状態に維持する機能を果たすものとして構成されている。
【0034】
具体的には、この真空吸引ポンプ5は、同図に示すように、真空室4の内部で保持される流水に係る水面よりも高い位置に配設され、吸引口を通じて真空室4の内部に連通するものとして構成されている。
【0035】
(7)排水ポンプ6
排水ポンプ6は、図2に示すように、管路2のうち真空室4の下流側において配設され、流水を下流方向に吸引して真空室4の内部のほぼ真空な領域を確保するための排水を行うものであり、吸引力の調節が可能であるものとして構成されている。
【0036】
本実施の形態において、同図に示すように、真空吸引ポンプ5の他に、排水ポンプ6を配設することとした理由は、真空吸引ポンプ5のみでは、真空室内の水位が過度に上昇して真空室4の内部のほぼ真空な領域を確保できなくなる場合も少なくないと考えられるためである。
【0037】
つまり、このような排水ポンプ6によれば、流水として用いられる水を過度に吸引してしまう事態は回避され、真空吸引ポンプ5が発揮する機能が担保されることとなり、これにより、より確実に発電量がアップすることとなる。
【0038】
次に、図1及び図2を用いて、本実施の形態に係る水力発電装置の作用について、説明する。
【0039】
まず、上部貯水池1に貯留される発電に用いられる水が、連続的に排出口1aから排出されると同時に、排出口1aを通じて上部貯水池1に連通する導水トンネル2aの上流側端部から管路2の内部に取り込まれる。取り込まれた水は、水圧管路2bの落差により流水となって水車3を回転させる。
【0040】
このとき、上部貯水池1の排出口1aが上部貯水池1における貯留水の水面から渦流が発生しない程度の深度で配設されていることから、導水トンネル2aの内部にエアーが混入することはない。
【0041】
このような状態において、真空吸引ポンプ5及び排水ポンプ6がこれらの稼働を開始する。
【0042】
すると、真空室4の内部に水が保持され、同時に余りの部分は真空又はこれに近い状態に維持される。
【0043】
このような状態において、さらに上部貯水池1の水面が大気圧によって押され、水が排出口1aを通じて導水トンネル2aの上流側端部から管路2の内部に取り込まれると、取り込まれた水は、大気圧によって押されたことに加え、導水トンネル2aの上流側端部と水圧管路2bの下流側端部との落差により流水となって水車3を増速回転させる。
【0044】
すなわち、真空室4及び真空吸引ポンプ5により上部貯水池1における水面に対して大気圧が載荷重として働いており、しかも、真空室4が水圧管路2bのうち水車3の下流側に設けられていることから、管路2における流水は、単に落差によるのみならず、大気圧により、導水トンネル2aの上流側端部から勢いを増大させて水車3を増速回転させることとなる。
【0045】
その結果、落差による水の力に加えて、流水に勢いをつけた結果増大することとなる水の力もが用いられて水力発電が行われることとなる。
【0046】
したがって、このような水力発電装置によれば、従来の水力発電装置により確保された落差によるだけでなく、真空室4及び真空吸引ポンプ5により流水に勢いをつけて大きな水の力として水力発電を行うことができるので、新たなダムやトンネルを作製しなくても、水力発電所の発電容量をアップできることとなる。
また、このような水力発電装置は、大きな水頭差を必要としないため、小規模な水力発電に有効となる。
【0047】
ここで、真空室4及び真空吸引ポンプ5により上部貯水池1における水面に対して大気圧が載荷重として働くという機能に関し、模型(水頭差;H=0.5m,管路(サクションホース)の内径;φ=16mm)を使った実験を行って調べたところ、以下に示すような結果が得られた。
すなわち、自由落下のみによる場合においては、流量が17リットル/minであるのに対して、さらに真空吸引ポンプを加重した場合においては、流量が38リットル/minであるという結果が得られた。
このような実験結果によれば、真空吸引ポンプを加重した場合において管路における流水が水車に衝突するに際しては、自由落下のみによる場合における水の力に比して、約2倍以上という大きな水の力を発揮していることを確認した。
【0048】
図3は本発明の第2の実施の形態に係る水力発電装置の部分構成を示すブロック図である。本実施例の第1の実施例と異なるところは、連通孔4aを連通管4bとし、真空室4内部に排水ポンプ6を設けたことである。真空室4は、図3に示すように、導水トンネル2a及び水圧管路2bの内部に連通管4bを通じて連通している。また真空室4内部の排水ポンプ6は導水トンネル2a及び水圧管路2bの内部に連通管4cを通じて連通している。排水ポンプ6の上部には排水孔7が設けられている。
排水孔7より流入した真空室4内の水は、連通管4cより導水トンネル2a及び水圧管路2bの内部に放出される。
【0049】
本実施例によれば、真空室4内部に設けられた排水ポンプ6により、真空室4内の水位を一定に保つことができるので、第1の実施の形態と同様に、真空室4及び真空吸引ポンプ5により流水に勢いをつけて大きな水の力として水力発電を行うことができるので、水力発電所の発電容量をアップできる。
【0050】
【発明の効果】
本発明に係る水力発電装置によれば、水車の下流側から管路内の水に真空吸引力を作用させて水車を増速回転させる真空吸引ポンプを設けたため、従来の水力発電設備を用いたまま発電量がアップすることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る水力発電装置の全体構成を示す図(図1(a)は断面図、図1(b)は平面図)である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る水力発電装置の部分構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る水力発電装置の部分構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 上部貯水池
1a 排出口
2 管路
2a 導水トンネル
2b 水圧管路
3 水車
4 真空室
4a 連通口
4b、4c 連通管
5 真空吸引ポンプ
6 排水ポンプ
7 排水孔
21 下部貯留池
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a completely new type of hydroelectric power generation apparatus that uses not only the force of water obtained by free fall but also the force of water obtained as a result of energizing flowing water.
[0002]
[Prior art]
As a conventional hydroelectric power generation device, for example, provided in a hydroelectric power plant, a water tank mainly composed of a dam levee body and flowing water used for power generation discharged from the water tank through a water intake are led to a water turbine. An apparatus including a water pressure line, a water wheel rotating by flowing water in the water pressure line, and a generator driven by the water wheel is disclosed (for example, see Non-Patent Document 1).
[0003]
[Non-Patent Document 1]
Civil Engineering Handbook II, 4th edition, Gihodo Publishing, November 20, 1993, p. 1670
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, new demands for hydroelectric power generation have been evoked by the Kyoto Protocol, etc. concluded for the prevention of global warming.
However, in conventional hydroelectric power generation equipment, a drop is necessary for sufficient power generation from the intake to the turbine in the hydraulic pipeline, and such a drop is usually due to construction of a dam or the like using steep landforms. It is only possible to secure the funds, materials, and labor force, and it is practically very difficult to meet such demand by constructing new hydroelectric power generation equipment.
Therefore, an object of the present invention is to increase the power generation amount while using a conventional hydroelectric power generation facility.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a hydroelectric power generation apparatus according to the present invention is:
In a hydroelectric generator that generates electricity by driving a generator by rotating water turbines by guiding water through a pipe with a water head difference so that air is not mixed in,
A vacuum chamber communicating with the pipe line is provided on the downstream side of the water wheel,
Connect a vacuum suction pump to this vacuum chamber,
A drainage pump is provided on the downstream side of the vacuum chamber for draining to secure a substantially vacuum area in the vacuum chamber,
Wherein the vacuum suction pump and the drain pump, Ru rotate accelerating the water wheel by the action of vacuum suction to the water of the conduit from the downstream side of the water wheel, wherein the this.
[0006]
According to such a hydroelectric power generation apparatus, not only due to the water head difference secured by the conventional hydroelectric power generation equipment, but also by applying a vacuum suction force to the water in the pipeline with a vacuum suction pump from the downstream side of the watermill. Can be rotated at an increased speed, so that the amount of power generation is increased while the conventional hydroelectric power generation facility is used.
[0007]
In such technical means, as a guarantee of the function exhibited by the vacuum suction pump, from the viewpoint of more reliably increasing the amount of power generation, a vacuum chamber communicating with the pipe line downstream of the water turbine. It is preferable that a vacuum suction pump is connected to the vacuum chamber.
[0008]
Here, as a vacuum chamber, it communicates with the inside of the pipe line, regardless of what kind of structure is used, as long as it can rotate the water turbine with momentum in running water, The number of locations to be deployed may be selected as appropriate.
[0009]
However, in order to ensure the functions exhibited by the vacuum chamber and the vacuum suction pump, the vacuum chamber protrudes upward from the downstream side of the water turbine in the pipeline from the viewpoint of more reliably increasing the amount of power generation. The vacuum suction pump is preferably one that maintains the remaining portion in a vacuum while holding water inside the vacuum chamber.
[0010]
In this case, from the standpoint of ensuring the function of the vacuum chamber and the vacuum suction pump so that the effect of increasing the amount of power generation can be obtained more reliably, the downstream side of the vacuum chamber or the inside of the vacuum chamber It is preferable that a drainage pump for draining to secure a substantially vacuum area in the vacuum chamber is provided.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0012]
In addition, although the case where a hydroelectric power generation device is used in a pumped storage power plant is described here, it is not limited to this, a pouring power plant, a regulated pond power plant, a storage power plant and other power plants The following explanation is valid even when used in the above.
[0013]
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a hydroelectric generator according to a first embodiment of the present invention (FIG. 1 (a) is a cross-sectional view, FIG. 1 (b) is a plan view), and FIG. 2 is the hydroelectric generator. It is a block diagram which shows the partial structure.
[0014]
In these figures, reference numeral 21 denotes a lower reservoir where the running water used for power generation is discharged.
[0015]
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the hydroelectric generator is configured to generate a generator (illustrated) by guiding water from the upper reservoir 1 as a water tank and rotating a water turbine 3 through a pipe line 2 having a water head difference. The outside is driven to generate electric power, and a vacuum suction pump 5 is provided that vacuums the inside of the pipe line 2 from the downstream side of the water turbine 3 to rotate the water turbine at a higher speed.
[0016]
Specifically, as shown in the figure, this hydroelectric power generation device is provided in a pumped storage power plant, and includes an upper reservoir 1, a conduit 2 composed of a water conduit 2a and a hydraulic conduit 2b, A water turbine 3, a generator, a vacuum chamber 4, a vacuum suction pump 5, and a drainage pump 6 are provided.
[0017]
That is, as shown in the figure, the hydroelectric power generator is a conventional hydroelectric power generation facility composed of an upper reservoir 1, a conduit 2 composed of a diversion tunnel 2a and a hydraulic conduit 2b, a water turbine 3, and a generator. As a new component, a vacuum chamber 4, a vacuum suction pump 5, and a drainage pump 6 are added, and a conventional hydroelectric power generation facility is used.
[0018]
Hereinafter, each of these components will be described in more detail.
[0019]
(1) Upper reservoir 1
As shown in FIG. 1, the upper reservoir 1 is configured to be provided with a discharge port 1 a for discharging water used for power generation to a pipe line 2 including a water guide tunnel 2 a and a hydraulic pipe line 2 b.
[0020]
Here, the discharge port 1a is disposed at a depth such that no vortex is generated from the surface of the stored water in the upper reservoir 1 (see FIG. 1). In other words, the discharge port 1a is disposed at a depth that does not hinder the function of the vacuum suction pump 5 described later.
[0021]
That is, according to such an outlet 1a, a situation in which air is mixed into the inside of the pipe line 2 when discharging the running water used for power generation is effectively avoided. It will not be diminished.
[0022]
(2) Water guide tunnel 2a and water pressure line 2b
As shown in FIG. 1, the conduit 2 composed of the water guide tunnel 2a and the hydraulic conduit 2b is a flowing water used for power generation from the discharge port 1a, and is taken from the upstream end so as not to mix air. It is configured to fulfill the function of leading to the downstream end.
[0023]
Specifically, the water guide tunnel 2a and the hydraulic pipe line 2b are configured so as to be in a hermetically sealed state that does not hinder the function of the vacuum suction pump 5 described later.
[0024]
That is, according to such a water guide tunnel 2a and a hydraulic pipe line 2b, a situation in which air is mixed from the outside of the pipe line 2 when passing running water used for power generation is effectively avoided, and the power generation amount is increased. The effect will not be diminished.
[0025]
(3) Water wheel 3
As shown in FIG. 2, the water turbine 3 is configured to be rotated by running water used for power generation in the hydraulic line 2 b.
[0026]
Specifically, although not shown in the drawing, there are a plurality of water turbines 3 and a gear train that drives a plurality of generators that are also present at an equal speed. Thereby, in the case where there are a plurality of water turbines 3, the power of the water obtained can be evenly distributed to the water turbines 3 to realize efficient power generation.
[0027]
(4) Generator Although not shown, the generator is configured to be driven by the water turbine 3.
[0028]
Specifically, although not shown, there are a plurality of generators corresponding to each of the plurality of water turbines 3, and are configured to contribute to the realization of efficient power generation together with the plurality of water turbines 3.
[0029]
(5) Vacuum chamber 4
As shown in FIG. 2, the vacuum chamber 4 is configured to communicate with the inside of the water guide tunnel 2a and the hydraulic pipe line 2b through the communication port 4a.
[0030]
And this vacuum chamber 4 is comprised as what is attached with respect to the hydraulic line 2b so that it may protrude upwards from the downstream of the water turbine 3 among the hydraulic lines 2b, as shown in the figure.
[0031]
The vacuum chamber 4 in the present embodiment is not limited to any shape or size as long as it is provided in a manner that protrudes upward from the downstream side of the water turbine 3 in the hydraulic pipeline 2b, but at least vacuum suction It is necessary not to disturb the function of the pump 5.
[0032]
That is, as shown in the figure, the vacuum chamber 4 holds the water inside, and the remaining part is in a vacuum or a state close to this (in this case, the water head in the vacuum state is 10.5) Is 8.5 or more (the same applies hereinafter), and protrudes upward from the downstream side of the water turbine 3 in the hydraulic line 2b.
[0033]
(6) Vacuum suction pump 5
As shown in FIG. 2, the vacuum suction pump 5 is configured to perform a function of maintaining the remaining part in a vacuum or a state close to this while holding water inside the vacuum chamber 4.
[0034]
Specifically, as shown in the figure, the vacuum suction pump 5 is disposed at a position higher than the water surface related to the flowing water held inside the vacuum chamber 4, and is introduced into the vacuum chamber 4 through the suction port. It is configured to communicate.
[0035]
(7) Drainage pump 6
As shown in FIG. 2, the drainage pump 6 is disposed on the downstream side of the vacuum chamber 4 in the pipe line 2, and sucks flowing water in the downstream direction to secure a substantially vacuum area inside the vacuum chamber 4. It is configured so that the suction force can be adjusted.
[0036]
In the present embodiment, as shown in the figure, the reason why the drainage pump 6 is provided in addition to the vacuum suction pump 5 is that the water level in the vacuum chamber rises excessively only by the vacuum suction pump 5. This is because it is considered that there are not a few cases where a substantially vacuum region inside the vacuum chamber 4 cannot be secured.
[0037]
That is, according to such a drainage pump 6, the situation of excessively sucking water used as flowing water is avoided, and the function exhibited by the vacuum suction pump 5 is secured, thereby more reliably. The amount of power generation will increase.
[0038]
Next, the operation of the hydroelectric generator according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
[0039]
First, water used for power generation stored in the upper reservoir 1 is continuously discharged from the discharge port 1a, and at the same time, a pipe line from the upstream end of the water conduit 2a communicating with the upper reservoir 1 through the discharge port 1a. 2 is taken in. The taken-in water becomes running water due to a drop in the hydraulic line 2b and rotates the water turbine 3.
[0040]
At this time, since the discharge port 1a of the upper reservoir 1 is disposed at such a depth that no vortex is generated from the surface of the stored water in the upper reservoir 1, no air is mixed into the water guide tunnel 2a.
[0041]
In such a state, the vacuum suction pump 5 and the drainage pump 6 start their operation.
[0042]
Then, water is held inside the vacuum chamber 4, and at the same time, the remaining part is maintained in a vacuum or a state close thereto.
[0043]
In such a state, when the water surface of the upper reservoir 1 is further pushed by atmospheric pressure and water is taken into the pipe 2 from the upstream end of the water guiding tunnel 2a through the discharge port 1a, the taken water is In addition to being pushed by the atmospheric pressure, the water turbine 3 is rotated at a high speed by flowing down due to a drop between the upstream end of the water guide tunnel 2a and the downstream end of the hydraulic conduit 2b.
[0044]
That is, the atmospheric pressure acts as a load on the water surface in the upper reservoir 1 by the vacuum chamber 4 and the vacuum suction pump 5, and the vacuum chamber 4 is provided on the downstream side of the water turbine 3 in the hydraulic line 2b. Therefore, the flowing water in the pipe line 2 is not only caused by a drop, but also increases the momentum from the upstream end portion of the water guide tunnel 2a by the atmospheric pressure to rotate the turbine 3 at a higher speed.
[0045]
As a result, in addition to the force of water due to the head, the power of water that increases as a result of applying momentum to the running water is also used to perform hydroelectric power generation.
[0046]
Therefore, according to such a hydroelectric generator, not only the head secured by the conventional hydroelectric generator, but also the hydroelectric power is generated by using the vacuum chamber 4 and the vacuum suction pump 5 to force the flowing water as a large water force. As a result, it is possible to increase the power generation capacity of a hydropower plant without creating a new dam or tunnel.
Moreover, since such a hydroelectric generator does not require a large head difference, it is effective for small-scale hydropower generation.
[0047]
Here, regarding the function of the atmospheric pressure acting as a load on the water surface in the upper reservoir 1 by the vacuum chamber 4 and the vacuum suction pump 5, the model (water head difference; H = 0.5 m, inner diameter of the pipe (suction hose)) ; Φ = 16 mm), and the following results were obtained.
That is, in the case of only free fall, the flow rate was 17 liter / min, whereas when the vacuum suction pump was further weighted, the flow rate was 38 liter / min.
According to such experimental results, when the vacuum suction pump is loaded and the running water in the pipeline collides with the water turbine, the water is about twice as large as the water force in the case of only free fall. It was confirmed that the power of
[0048]
FIG. 3 is a block diagram showing a partial configuration of the hydroelectric generator according to the second embodiment of the present invention. The difference of the present embodiment from the first embodiment is that the communication hole 4a is a communication tube 4b and the drainage pump 6 is provided inside the vacuum chamber 4. As shown in FIG. 3, the vacuum chamber 4 communicates with the inside of the water guide tunnel 2a and the hydraulic pipe line 2b through a communication pipe 4b. The drainage pump 6 in the vacuum chamber 4 communicates with the inside of the water guide tunnel 2a and the hydraulic pipe line 2b through the communication pipe 4c. A drain hole 7 is provided in the upper part of the drain pump 6.
The water in the vacuum chamber 4 that has flowed in from the drain hole 7 is discharged from the communication pipe 4c into the water guide tunnel 2a and the hydraulic pipe line 2b.
[0049]
According to the present embodiment, since the water level in the vacuum chamber 4 can be kept constant by the drainage pump 6 provided in the vacuum chamber 4, the vacuum chamber 4 and the vacuum can be maintained as in the first embodiment. Since the hydroelectric power generation can be performed by using the suction pump 5 as a force of a large amount of water by flowing water, the power generation capacity of the hydroelectric power plant can be increased.
[0050]
【The invention's effect】
According to the hydraulic power generation apparatus of the present invention, since the vacuum suction pump that rotates the water turbine at a higher speed by applying the vacuum suction force to the water in the pipe line from the downstream side of the water turbine is provided, the conventional hydroelectric power generation equipment is used. The amount of power generation will increase.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram (FIG. 1 (a) is a cross-sectional view, and FIG. 1 (b) is a plan view) showing an overall configuration of a hydroelectric generator according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a partial configuration of the hydroelectric generator according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a partial configuration of a hydroelectric generator according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Upper reservoir 1a Outlet 2 Pipe line 2a Conveyance tunnel 2b Hydraulic line 3 Water wheel 4 Vacuum chamber 4a Communication port 4b, 4c Communication pipe 5 Vacuum suction pump 6 Drain pump 7 Drain hole 21 Lower reservoir

Claims (1)

エアーが混入しないように水頭差を設けた管路により水を導いて水車を回転させることで発電機を駆動して発電する水力発電装置において、
前記水車の下流側に前記管路内に連通する真空室を設け、
この真空室に真空吸引ポンプを接続し、
前記管路の、前記真空室の下流側に当該真空室内のほぼ真空な領域を確保するための排水を行う排水ポンプを設け、
前記真空室は、前記水車と前記排水ポンプの間の前記管路に配置されると共に、その管路から上方に突出する構成であり、
前記真空吸引ポンプは、真空室の内部に水を保持しながら、余りの部分をほぼ真空に維持するものであり、
前記真空吸引ポンプ及び前記排水ポンプにより、前記水車の下流側から前記管路内の水に真空吸引力を作用させて前記水車を増速回転させる、ことを特徴とする水力発電装置。
In a hydroelectric generator that generates electricity by driving a generator by rotating water turbines by guiding water through a pipe with a water head difference so that air is not mixed in,
A vacuum chamber communicating with the pipe line is provided on the downstream side of the water wheel,
Connect a vacuum suction pump to this vacuum chamber,
A drainage pump that performs drainage for securing a substantially vacuum region in the vacuum chamber on the downstream side of the vacuum chamber of the pipe line ,
The vacuum chamber is arranged in the pipeline between the water wheel and the drainage pump, and is configured to protrude upward from the pipeline,
The vacuum suction pump is to maintain the remaining part in a substantially vacuum while holding water inside the vacuum chamber,
A hydraulic power generation apparatus, characterized in that, by the vacuum suction pump and the drainage pump, a vacuum suction force is applied to water in the pipe line from the downstream side of the water turbine to rotate the water turbine at a higher speed.
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